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RÉSUMÉ
Pour aborder les capteurs de force, il faut s’intéresser à la détermination des actions mécaniques exercées sur un objet en mouvement ou au repos dans un référentiel donné, et donc aux notions de force, de couple, et de moment. Il est ainsi rappelé qu’une force est toute cause capable de modifier l’état de repos ou de mouvement d’un point matériel ou d’un solide rigide auquel elle est appliquée. Dans ce contexte, le rôle d’un capteur est de traduire la valeur de l’effort en une grandeur ou une indication exploitables. Selon le type de mesures à effectuer, différents principes de capteurs sont retenus. L’article s’attarde sur les capteurs à jauges de contrainte, ils représentent plus de 80% du marché des dynamomètres est constitué par les capteurs à jauges de contrainte.
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-
- GAMAC : Groupement pour l’avancement des méthodes d’analyse des contraintes (association loi 1901)
INTRODUCTION
Après un rappel des définitions formalisant les notions d'actions mécanique : force, couple, moment, cet article décrit les différents principes de capteurs utilisés pour la mesure des forces (ou efforts) et des couples.
Actuellement, plus de 80 % du marché des dynamomètres est constitué par les capteurs à jauges de contrainte. Ceux-ci seront donc étudiés plus longuement. En ce qui concerne le principe de mesure par jauges, le lecteur pourra se reporter aux articles Extensométrie et Capteurs à jauges extensométriques dans le présent traité.
Les capteurs destinés aux applications en robotique (tables dynamométriques, capteurs tactiles, etc.) ne sont pas traités ici, mais dans l'article Capteurs d'environnement en robotique : la perception des efforts dans le traité « Informatique industrielle » (rubrique « Robotique »).
Ce dossier est en 2 parties. La seconde traite de la mesure des couples et des systèmes de mesure multicomposants.
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2. Chaîne de mesure de force
La mesure des efforts s’effectue de deux façons soit :
-
en utilisant un capteur d’efforts, monté en série dans la chaîne d’application de l’effort ;
-
par l’intermédiaire d’un calcul en mesurant un autre paramètre (pression, accélération) lié par une relation mathématique à l’effort.
Ainsi, on mesurera l’effort d’un vérin en mesurant la pression p, et en remontant à l’effort par la relation F = pS où S est la section du vérin. C’est la méthode généralement utilisée pour connaître l’effort généré par une presse d’essai.
De même, on pourra apprécier l’effort dans un crochet d’attelage, en phase d’accélération du véhicule et de sa remorque, en mesurant Γ et en appliquant la relation :
( 5 )
avec :
- m :
- masse de la remorque,
- Γ :
- accélération de l'ensemble roulant
Mais un crochet dynamométrique donnerait directement l’effort. Dans cet esprit, la suite de ce dossier est essentiellement consacrée aux capteurs montés en série dans la chaîne d’application de l’effort. Cette nouvelle distinction étant faite, que faut-il connaître tant au niveau des instruments de mesure que sur la nature des efforts et les conditions expérimentales pour effectuer une mesure d’efforts ?
2.1 Rôle et place du capteur dans la chaîne de mesure
Un capteur d’efforts est monté en série dans le dispositif mécanique de transmission de l’effort (figure 4). Le rôle du capteur est de traduire la valeur de l’effort en une grandeur ou une indication exploitables.
Sur les pesons à ressort ou à amplification mécanique, la valeur de l’effort est traduite par l’indication d’une aiguille ou d’un index mobiles....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANDRE (G.) - Capteurs d'environnement en robotique. La perception des efforts - , 1991
-
(2) - MOREAU (M.R.) - Essais et moyens d'essais au laboratoire et dans l'industrie - Tec. et Doc. Lavoisier, 1982. ISBN 2-85206-147-3
-
(3) - COUETARD (Y.) - Caractérisation et étalonnage des dynamomètres à six composantes pour torseur associé à un système de force. - 2000.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Guide to the expression of uncertainly measurement (norme allemande) - DIN V ENV 13005 - Juin 1999
-
Matériaux métalliques – Étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour la vérification des machines d'essais uniaxiaux - NF EN ISO 376 - Mars 2005
-
Safety of household and similar electrical appliances (norme allemande) - DIN VDE 0700-1/A6 - Décembre 1991
(liste non exhaustive)
-
Actel
-
Ademva
-
AIMCO
-
Ametek Lloyd
-
Andilog
-
Atlas Copco Applications lndustrielles
-
Brauer Measureted
-
Dr Staiger Mohilo
-
FGP Sensors et Instrumentation
-
Fischer
-
Futek
-
HBM
-
Kistler
-
KTR
-
Magtrol
-
MATRAFORM
-
NBC Electronica
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